屈建軍在沙漠里科考。受訪者供圖

鳴沙山月牙泉。受訪者供圖

　　無論是《大唐西域記》里的“歌哭之聲”，還是清代詩人朱坤筆下“初聞殷殷繼咚咚，馀音似與宮商配”的形象描述，甘肅敦煌的鳴沙山，皆因沙“鳴”享譽(yù)世界。

　　《敦煌縣志》中寫道，“沙嶺晴鳴”為“敦煌八景”之一。鳴沙勝景，也被人譽(yù)為“天地間的奇響，自然中的樂章”。

　　然而，在上世紀(jì)90年代末，享譽(yù)中外的敦煌鳴沙卻因喪失發(fā)聲機(jī)理，忽然“啞”了。這個讓很多游客敗興而歸的悄然之變，引發(fā)了中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員屈建軍的關(guān)注。在他看來，“鳴沙不鳴，定有深刻的科學(xué)機(jī)理要探究”。

　　此后，近30年里，屈建軍一直伴風(fēng)而行，追沙而為，在鉆研防沙治沙技術(shù)的同時，尋找著鳴沙山背后的發(fā)聲機(jī)理。

　　正是這份堅持，讓鳴沙山又演奏起了“初如絲竹管弦，繼若鐘磬和鳴，進(jìn)而金鼓齊，轟鳴不絕于耳”的美妙樂章。

　　地理老師結(jié)緣鳴沙研究

　　現(xiàn)年59歲的屈建軍還記得自己與沙“結(jié)緣”的契機(jī)。

　　1985年，從西北大學(xué)畢業(yè)僅3年的他還是陜西楊凌一所水利學(xué)校的地理老師。當(dāng)年暑假，他以“不要工錢只管吃住”的回報，在一支沙漠科考隊里承擔(dān)了“扛機(jī)器”的“苦差事”。

　　和科考隊朝夕相處，一起工作，打開了屈建軍認(rèn)識沙漠的一扇窗。也是這一次科考，讓屈建軍徹底迷上了與沙漠有關(guān)的一切。

　　他至今記得，科考的最后一站是陜西省榆林市長城一線以北的毛烏素沙漠。結(jié)束工作后，他在沙漠里漫步，夕陽打過來，沙子金光閃閃，一望無垠。那一刻，他決心投身沙漠研究事業(yè)，解開隱藏在這些神秘未知的人跡罕至之地里的諸多謎題。

　　屈建軍先是給相關(guān)研究機(jī)構(gòu)寫信表達(dá)了自己想去工作的想法，同時又報考了研究生。3年之后，他終于如愿以償加入了中國科學(xué)院蘭州沙漠研究所（現(xiàn)中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院的前身之一——記者注）

　　1989年12月，屈建軍開始跟隨老師到敦煌開展治沙研究。通過不斷監(jiān)測，不斷試驗，他們解開了莫高窟窟區(qū)的風(fēng)沙運動規(guī)律和危害方式。其間，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)的三組風(fēng)向，在莫高窟窟頂戈壁區(qū)處建立了“A”字形阻沙柵欄，使吹向莫高窟的沙量大大減少，并讓以阻為主、固輸結(jié)合的“六帶一體”風(fēng)沙危害防治體系得到了推廣應(yīng)用。

　　“由于過去對沙漠的認(rèn)識、對風(fēng)沙運動規(guī)律的理解并不深入，防沙治沙仍停留在‘靠經(jīng)驗’‘摸索干’的層次，很容易失效?！鼻ㄜ娬f，正是這樣的實踐經(jīng)歷，讓他意識到“揭示科學(xué)原理”的重要性——只要把最基本的原理抓住了，就找到了指揮后續(xù)工作進(jìn)行的“總機(jī)關(guān)”。

　　抱著這樣的科研精神，他又對高寒地區(qū)青藏鐵路沙害形成機(jī)理及防治技術(shù)、東南沿海國防設(shè)施區(qū)海岸風(fēng)沙危害綜合防護(hù)體系、極端干旱區(qū)文化自然遺產(chǎn)和重大工程建設(shè)風(fēng)沙災(zāi)害防治等項目進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。

　　他本人先后獲得“全國優(yōu)秀科技工作者”、中國科學(xué)院“科苑名匠”等榮譽(yù)稱號，科研成果也獲國家科技進(jìn)步二等獎、國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎、國家科技進(jìn)步一等獎（集體獎）、以及多項省部級獎一等獎等。

　　學(xué)生為他設(shè)計的微信頭像就是他日常工作和生活的寫照——穿著沖鋒衣，手上牽著一匹駱駝，奔走在茫茫的荒漠戈壁之間，涼水就馕餅是他慣常的食物，經(jīng)常還有咬起來咯吱作響的沙子成為“調(diào)料”混入其中。風(fēng)吹日曬下，他的皮膚變得黝黑粗糙，但臉上卻洋溢著微笑。

　　與沙丘交友 破解鳴沙之謎

　　但幸運的是，在這樣枯燥的研究生涯中，屈建軍找到了一個能讓自己“苦中作樂”的研究方向——破解鳴沙之謎。

　　游客覺得鳴沙山“名不符實”的遺憾是促使屈建軍開始相關(guān)研究的“引子”。依托文化旅游資源優(yōu)勢，敦煌旅游業(yè)爆發(fā)式增長，饒有趣味的滑沙項目更是受到游客熱捧?？膳c此同時，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)受到破壞，鳴沙山已經(jīng)很難再發(fā)出“如歌”“如雷”的聲音，這也讓在沙“鳴”當(dāng)中得到慰藉的屈建軍感到可惜。

　　“與沙丘交友，才能真正認(rèn)識沙漠。”回顧自己的初心，屈建軍決定抽出一部分精力，來破解“鳴沙為何而鳴”的自然界謎題。

　　“科學(xué)不就是為了解開這些謎題，找到其背后的事實和規(guī)律嗎？”屈建軍說。

　　此后數(shù)十年，“鳴沙”便成為屈建軍最為感興趣的課題之一。盡管這個研究是一波三折。

　　“開始，有很多反對的聲音，連我的老師都覺得這種研究毫無意義?！鼻ㄜ娺B續(xù)3年申請國家自然科學(xué)基金都被駁回，參與評審的專家一致認(rèn)為，這是一個很復(fù)雜的研究，涉及聲學(xué)、地理學(xué)、氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、風(fēng)沙物理學(xué)等一系列學(xué)科知識。甚至還有人反問他，“你不覺得這樣的謎題沒被解開，顯得更加浪漫嗎？”

　　認(rèn)準(zhǔn)了就不退卻，屈建軍還是想做。為此，他開始做研究儲備，了解鳴沙研究的科學(xué)進(jìn)展。他發(fā)現(xiàn)，“鳴沙”研究在國際上很火，日本、美國科學(xué)家已有大量積累。被譽(yù)為風(fēng)沙物理學(xué)的奠基人拜格諾在自己的實驗室里常年擺放著兩個瓶子：一個裝著玻璃球，另一個裝著鳴沙，就是為了探究鳴沙的機(jī)理。遺憾的是，拜格諾一直沒有解答出沙子為何發(fā)聲。

　　中國古代文獻(xiàn)對鳴沙也有記載——在東漢的《三秦志》中，就記載了敦煌鳴沙現(xiàn)象。中國是全世界有關(guān)鳴沙記載最早的國家，可在相關(guān)研究上卻罕有發(fā)聲。

　　一些逐漸流傳的鳴沙山“名不符實”的言論，也成為屈建軍決心投身鳴沙研究的動力。

　　根據(jù)專家評審的意見，屈建軍一次次修訂完善申報材料，終于在第四次申報后，獲得了國家自然基金的立項資助。

　　一次偶然的機(jī)會，屈建軍聽聞，內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠有一組未被破壞的鳴沙群時，他立馬就趕到沙漠所在的阿拉善右旗。屈建軍向當(dāng)?shù)芈糜尉肿稍?，對方卻把“鳴沙”聽成了“明沙”，并熱心地告訴他，“所有沒長草的沙子都叫明沙”。

　　求助無果，屈建軍只好一點兒一點兒地找，一個坡一個坡地爬，終于找到了那塊兒神奇的地方。

　　隨后，屈建軍根據(jù)沙子的粒度進(jìn)行了分選，將響的、不響的分門別類，再拿到實驗室用顯微鏡挨個觀察?！岸嗫祝樱罱Y(jié)構(gòu)”可能是鳴沙發(fā)聲的關(guān)鍵所在，在篩選了大量沙子后，屈建軍有了突破性的進(jìn)展。

　　但他無法確定自己的結(jié)論，便想著用主要成分和沙子一樣都是二氧化硅的玻璃球做一次對比實驗。

　　他找到研究院一位化學(xué)方面的專家，向?qū)Ψ秸埥?，什么東西能讓玻璃球表面出現(xiàn)孔洞，那位專家告訴他是氫氟酸——這是一種具有極強(qiáng)腐蝕性的液體。

　　屈建軍想辦法找來了一瓶氫氟酸。沒有專業(yè)的實驗環(huán)境，他便在宿舍的窗戶外邊放了一個裝有玻璃球的塑料杯子，倒上氫氟酸。兩種物質(zhì)相互作用，味道刺鼻，屈建軍連忙關(guān)掉了自己的窗戶。

　　本次實驗印證了屈建軍的猜想——玻璃球表面呈多孔（坑）狀結(jié)構(gòu)后也具備了發(fā)聲的先決條件。

　　基于縝密的科學(xué)研究，屈建軍提出，沙丘自然沙粒表面由風(fēng)蝕、水蝕、化學(xué)溶蝕及硅凝膠沉淀等多種因素形成多孔（坑）狀結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的共鳴腔，才是鳴沙發(fā)聲的關(guān)鍵所在。

　　這一結(jié)論一經(jīng)面世就引起了國際學(xué)術(shù)界的重視，1992年，研究粉體工學(xué)的日本學(xué)者三輪茂雄為此專程趕到中國，為屈建軍送來一瓶來自日本的鳴沙，并和他又去了一次巴丹吉林沙漠。

　　然而，這一次科考，讓屈建軍留下了終生的病痛。在車輛開進(jìn)沙漠腹地后，司機(jī)因為欠缺“沙丘的迎風(fēng)坡是緩坡、背風(fēng)坡是陡坡”的知識，將車子一頭開進(jìn)了沙地里，坐在座椅中間、沒有系安全帶的屈建軍差點被撞得沒氣了。

　　“嗓子變成了真空的地帶?！鼻ㄜ娬f，車禍現(xiàn)場歷歷在目。直到當(dāng)?shù)匾晃荒撩衿扉L用幫小孩子砸背的方式對他進(jìn)行急救后，他才將一口氣吐了出去。如今，他晚上睡覺，還要戴上呼吸機(jī)，以應(yīng)對不時出現(xiàn)的不能自主呼吸的情況。

　　還有一次在雨夜趕赴沙坡頭的途中，他乘坐的“切諾基”撞上了一輛拉煤的“康明斯”，導(dǎo)致他右臂骨折，裝上鋼板，他又多了一個“鋼鐵人”的稱號。

　　“有奮斗就有犧牲?！泵坑龅嚼щy，屈建軍常用這句話勉勵自己，如此年復(fù)一年，他都堅持下來。衣帶漸寬終不悔，這些年來，屈建軍因“鳴沙”研究而憔悴，卻換來了“鳴沙”研究的不斷突破，并因研究結(jié)果對西北多個沙漠景區(qū)帶來的正向效應(yīng)等獲得第八屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽沙產(chǎn)業(yè)大賽二等獎。

　　鳴沙山“鳴”聲再起

　　探究鳴沙的沙粒結(jié)構(gòu)，探索與亥姆霍茲共鳴腔相似的鳴沙共鳴機(jī)制，研究粉塵對鳴沙發(fā)聲具有阻尼作用導(dǎo)致鳴沙共鳴機(jī)制喪失變?yōu)閱∩车脑?，到最后提出清除石英沙粒表面各種細(xì)小雜質(zhì)（該步驟專業(yè)名稱為“洗沙”——記者注）對多孔結(jié)構(gòu)的污染是恢復(fù)啞沙發(fā)聲的有效途徑，屈建軍的研究一步步從理論走向現(xiàn)實。

　　不斷的實驗，是讓“鳴沙”研究經(jīng)得起考驗的主要原因。屈建軍舉例，為了“洗沙”技術(shù)能在多地得以復(fù)制應(yīng)用。他至少進(jìn)行了數(shù)百次的實驗。時間最長的一次，他在實驗室里待了20多天，將沙子放在震蕩機(jī)里，每隔幾小時取出一部分，用顯微鏡做觀察對比，直到沙子的“鳴聲”逐漸清亮起來。

　　“那一瞬間，我心里的成就感和青藏鐵路因為我們團(tuán)隊給出來的治沙技術(shù)方案順利通車后的成就感是一樣多的?！鼻ㄜ娬f。

　　“鳴”沙研究成績初現(xiàn)，但屈建軍并未止步于此。本著“科學(xué)為人類服務(wù)”的初心，他又向敦煌市有關(guān)方面建議，對新發(fā)現(xiàn)鳴沙旅游資源景點進(jìn)行系統(tǒng)全面的科學(xué)保護(hù)。

　　屈建軍建議，將旅游區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃，多辟幾處踩沙場，分散人流，確定輪踩和周期性封育的旅游方式，使鳴沙得到一定的自身恢復(fù)，把人為影響降到最低限度，實現(xiàn)自然的“經(jīng)宿風(fēng)吹，輒復(fù)如舊”。

　　同時，積極建立敦煌鳴沙兒童樂園和科普基地，開發(fā)敦煌鳴沙旅游商品，讓游客在感受敦煌鳴沙神奇自然現(xiàn)象的同時，親近大自然，產(chǎn)生對科學(xué)的濃厚興趣。

　　近些年來，在各方努力下，鳴沙山的狀況在明顯改觀。目前，通過封育等一系列舉措，敦煌市鳴沙山的部分沙山沙粒得到了淘洗，沙粒表面被凈化，沙粒經(jīng)過踩壓可恢復(fù)往日的“鳴叫”，且形成了罕見的鳴沙群，遠(yuǎn)道而來的游客，可以領(lǐng)略鳴沙山的獨特景觀。

　　屈建軍的鳴沙研究成果也在各地開花。在同樣有鳴沙景觀的寧夏沙坡頭，屈建軍通過推廣自己的洗沙技術(shù)，搭建了一處“鳴沙”景區(qū)，讓參與了一檔親子類電視節(jié)目的嘉賓留下深刻印象，也為電視機(jī)前的觀眾做了一次科普。

　　其余幾處在我國有記載的鳴沙地，比如，內(nèi)蒙古自治區(qū)達(dá)拉特旗的銀肯響沙灣、新疆維吾爾自治區(qū)巴里坤哈薩克自治縣的鳴沙山、新疆維吾爾自治區(qū)木壘哈薩克自治縣的五峰鳴沙山群、北京鳴沙、三亞鳴沙也逐漸被納入屈建軍的研究范疇。

　　近期，屈建軍就在海南發(fā)現(xiàn)了3處“海洋鳴沙”。他覺得這非常重要——在一定程度上，有利于山水林田湖草沙的共治以及人與自然和諧的共生。

　　“我的研究才剛剛起步?！鼻ㄜ娬f，行走在這條“沙塵飛揚”的科研道路上，他常常用這句話來勉勵自己——我望不見山頂，只知道有山頂，然而，我還是要攀登。

中青報·中青網(wǎng)記者 王豪 馬富春